IMPROVING OIL-WELL CEMENT INTEGRITY USING A SYNTHETIC FIBER. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF MSThesis_g201205740.pdf Download (3MB) | Preview

Arabic Abstract

الزيادة الكبيرة للطلب العالمي للنفط أصبح ملحوظا بشكل كبير وذلك بالإلحاح الكبير لشركات النفط والغاز بالبحث عن المناطق غير المكتشفة، عملية البحث تلك تشكل تحدي في حالة الظروف العالية للضغط والحرارة. في الأبار العميقة، عمليات السمنتة تتطلب جهوداً عالية لتصميم الغلاف الإسمنتي وتوثر بشكل ملحوظ على كمالية الإسمنت. لهذا، تكون عملية تصميم الخليط الإسمنتي بالغة الأهمية لجلب متانة وكمالية أمثل للإسمنت وعلمية السمنتة. وذلك بعزل أفضل للطبقات داخل التكوين الصخري للأرض وأيضا لربط أفضل للبطانة. وحماية أقوى للبطانة من التآكل، ومحافظة أكمل للبطانة من الصدمات أثناء الحفر بأعماق بعيدة، وعملية تسديد أفضل للطبقات الضعيفة ذات المسامية العالية من فقدان دورة السائل داخل التكوين الصخري. تستخدم بعض التقنيات في العديد من التطبيقات وفي مختلف الصناعات في عملية تحسين متانة وجودة وخواص تلك المواد كصناعة البوليمرات و الألياف الإلكترونيات والأدوية الحيوية وصناعة الخرسانات. تمتاز تلك المواد بأنها ذات مساحة سطح عالية وحجم صغير، هذه الميزات جعلتها محبذة الإستخدام في صناعة النفط. أحرزت إستخدام تلك التفنيات في صناعة النفط تقدما في العقود الأخيرة. في هذه الرسالة، سندرس تأثير إضافة الألياف البولمرية (PPF) في إسمنت أبار النفط تحت ظروف الضغط ودرجة الحرارة العالتين (HPHT). هذه الألياف البولمرية ستضاف بنسب مختلفة لخليط الإسمنت المستخدم حاليا في عملية سمنتة الأبار في المملكة العربية السعودية. ستجرى دراسات مخبرية لمعرفة خصائص خليط الإسمنت كزمن التثخين، خاصية فصل الماء الحر، الخواص الريولوجية (الخواص المتعلقة بتشوه المادة)، القوة الإنضغاطية، الكثافة، دراسة المجهر الإلكتروني الماسح(SEM)، دراسة البلورات بالأشعة السينية (XRD)ودراسة الرقائق. وفقا لنتائج تلك التجارب، يتم إختيار أفضل تصميم للخليط الإسمنتي مع نسب مختلفة من الألياف البولمرية، من هذه التجارب، وجد أن إضافة تلك الألياف تحسن الخواص الميكانيكية للإسمنت، تقلل من خاصية فصل الماء الحر، تسرع عملية التثخين وتقلل من كثافة الإسمنت، وتساعد أيضا في تصميم إسمنت جديد يقاوم ظروف الضغط والحرارة العاليتين بإعطاء نتائج جيدة.

English Abstract

The high global growth of oil demand is significantly notable with the oil/gas companies searching for the unexplored areas, the task is more difficult in terms of depth, pressure and temperature. In deeper wells, high temperature and pressure and post cementing operations put extreme stresses on the cement sheath and dramatically affect the cement integrity. So, the design of the cement slurry is very important to ensure the durability and long term integrity of the cement sheath. The design should lead for a better zones isolation and strengths the bonding with the casing. Furthermore, it should help to shield the casing from corroding and unpredictable shock loads in deeper zones and sustain plugs to control the lost circulation in fractured and high permeability zones. Many techniques have been implemented within oil cementing history application to enhance the properties especially those relate to the strength and toughness. Among these techniques are using small-sized particles such as polymers, fibers, and bio-medicine in concrete history. Because of their large surface areas and small size, those particles are highly being used in petroleum industry in the latest decades. In this research, the usage of polypropylene fibers (PPF) is evaluated for oilwell cements at high pressure and high temperature (HPHT). The polypropylene fibers were added into cement admixture with discrete amount to evaluate its influence on enhancing the performance of cements especially those relate to the toughness. Experimental studies were performed using distinct cement slurry characteristics such as rheological properties, thickening time, compressive strength, free water content, density, porosity and permeability. The Scanning Electron Microscope (SEM), and X-ray powder defraction (XRD) was also performed for analyzing the microstructure of the cement. The best slurry design is obtained based on the results of different percentages of fibers used in experiments. From the experimental tests, it is observed that addition of fibers improves the mechanical properties, accelerates the thickening time, reduces the free water contents, reduces the density and helps in designing a new cement slurry which withstands the HPHT conditions and gives good results.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Petroleum > Drilling Engineering
Department:	College of Petroleum Engineering and Geosciences > Petroleum Engineering
Committee Advisor:	Gajbhiye, Rahul
Committee Members:	Elkatatny, Salaheldin and Kalimur Rahman, Muhammad
Depositing User:	ANAS ALSIDDIG YOUSIF MOHAMMED (g201205740)
Date Deposited:	21 Mar 2017 05:19
Last Modified:	31 Dec 2020 06:51
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140291